Используя живую визуализацию и клеточное штрих-кодирование, исследователи из программы стволовых клеток в Бостонской детской больнице увидели, как новые стволовые клетки -; в данном случае стволовые клетки крови — ; проверяются на качество вскоре после рождения. Исследование, которое может иметь значение для рака и регенеративной медицины, было опубликовано 22 сентября в журнале Science .

Под руководством Сэма Уоттруса, кандидата наук в лаборатории Леонарда Зона, доктора медицины, исследователи использовали модель рыбок данио для наблюдения за развитием стволовых клеток. Они обнаружили, что когда рождается стволовая клетка, она перемещается в особое место, где иммунные клетки, известные как макрофаги, вступают в тесный физический контакт с каждой клеткой.

Именно тогда происходит проверка: клетки, демонстрирующие признаки стресса (имеющие высокий уровень токсичных молекул, известных как активные формы кислорода), были поглощены и съедены макрофагами, как обнаружила команда. Напротив, внешне здоровым стволовым клеткам давали жить и выборочно амплифицировали.

Всякий раз, когда макрофаг взаимодействует с клетками, он получает огромное количество биологической информации. Мы видим, что клетки с высоким уровнем стресса уничтожаются, а клетки с низким уровнем стресса избирательно делятся».

Сэм Уоттрус, кандидат наук

Изучая дальше, Ваттрус и его коллеги показали, что стрессированные стволовые клетки несут на своей поверхности специфический маркер, белок, известный как кальретикулин, который действует как сигнал «съешь меня». Стволовые клетки, в которых не было кальретикулина или которые содержали лишь небольшое его количество, не употреблялись в пищу и, по-видимому, поощрялись к размножению. Макрофаги, по-видимому, удаляли из них некоторый материал, и после встречи стволовые клетки продолжали размножаться.

«Используя клеточное штрих-кодирование, мы можем измерить количество клонов (отдельных клеточных популяций) после того, как произойдет взаимодействие», — уточняет Зон, который также работает в отделении гематологии/онкологии и является исследователем Медицинского института Говарда Хьюза. «Если макрофагу «не нравится» стволовая клетка, этот клон не будет вносить вклад в пул стволовых клеток».

Потенциальные последствия для рака, регенеративной медицины

Команда также наблюдала аналогичные взаимодействия макрофагов со стволовыми клетками у эмбрионов мышей. Зон считает, что этот процесс контроля качества может привести к новым подходам к раку и регенеративной медицине, и в настоящее время исследует обе возможности в своей лаборатории.

«В основном вы научили бы стволовые клетки быть привлекательными или отталкивающими для макрофагов с помощью небольших молекул или других целевых методов лечения», — говорит он.

В мире рака известно, что раковые клетки могут подавать сигналы «не ешь меня», чтобы избежать атак нашей иммунной системы, и существует большой интерес к блокированию этих сигналов с помощью антител, чтобы перехитрить рак. Но Зона больше интересуют сигналы «съешь меня» и могут ли они быть введены в предраковые или раковые клетки, чтобы стимулировать макрофаги к их уничтожению.

Такие подходы потенциально могут быть использованы при предраковых состояниях, таких как клональное кроветворение и миелодисплазия, отмеченные неконтролируемыми популяциями стволовых клеток крови, или при лейкемии и других видах рака крови.

«Возможно, существует способ использовать маленькую молекулу для воздействия на клетку, что приводит к образованию на поверхности кальретикулина, который вызывает поедание клонов-нарушителей», — предполагает Зон.

Он предполагает противоположный подход к регенерации тканей, где можно манипулировать маркерами стволовых клеток, чтобы побудить макрофаги оптимизировать пул стволовых клеток для клеточной терапии. Хотя это исследование было сосредоточено на стволовых клетках крови, Зон считает вероятным, что другие популяции стволовых клеток подвергаются аналогичному процессу обеспечения качества.

Если это так, это может иметь серьезные последствия для здоровья на протяжении всей жизни. «Ваш пул стволовых клеток создается по большей части во время эмбрионального развития», — отмечает Зон. «Взаимодействия, которые здесь происходят, определяют, какие стволовые клетки будут использоваться во взрослой жизни».